目录

一、三聚氰胺聚磷酸盐抑制聚丙烯粉尘爆炸研究

二、粒径对中密度纤维板粉尘爆炸特性影响实验研究

三、野外组合式软体油罐罐体材料燃烧特性研究

四、辐射热流下有限厚度PMMA着火特性研究

五、受限空间氢泄爆外部超压特性研究

六、管道阻火器爆轰试验探讨

七、含添加剂细水雾抑制三元锂离子电池火灾试验研究

八、火灾后隧道衬砌混凝土力学性能及微观结构实验研究

一

三聚氰胺聚磷酸盐抑制聚丙烯粉尘爆炸研究

王保1,2，江丙友1,2，苏明清3，杨炳辉1,2

1.安徽理工大学 工业粉尘防控与职业安全健康教育部重点实验室，安徽 淮南 232001

2.安徽理工大学 安全科学与工程学院，安徽 淮南 232000

3.中国矿业大学（北京） 应急管理与安全工程学院，北京 100083

摘要：利用20 L球形爆炸装置，试验研究了聚丙烯（PP）粉尘爆炸特性及三聚氰胺聚磷酸盐（MPP）对聚丙烯粉尘爆炸的抑制效果。结果表明，质量浓度为300 g/m3的聚丙烯粉尘爆炸强度最大，最大爆炸压力为0.746 MPa、最大爆炸压力上升速率为60.508 MPa/s、爆炸指数最大为16.398 MPa·m/s。随着MPP粉末质量分数的增加，聚丙烯粉尘爆炸的最大爆炸压力、最大爆炸压力上升速率、爆炸指数均不断下降。当混合物中MPP粉末的质量分数为70%时，质量浓度为300 g/m3的聚丙烯粉尘的爆炸被完全抑制。由热重分析可知MPP粉末的加入使得聚丙烯分解温度升高，热稳定性增强。结合热分析的测试结果，对MPP粉末的抑爆机理进行了探讨，分析表明MPP粉末具有物理抑制作用和化学抑制作用。

关键词：粉尘爆炸；聚丙烯；三聚氰胺聚磷酸盐；抑制

基金项目：国家自然科学基金面上项目（518 74009，52074012）

二

粒径对中密度纤维板粉尘爆炸特性影响实验研究

吴佳梦1，庞子政1，朱顺兵1,2，段毅1

1.南京工业大学 安全科学与工程学院，江苏 南京 211816

2.江苏省城市与工业安全重点实验室，江苏 南京 211816

摘要：为探究粒径对中密度纤维板粉尘爆炸及相关特性的影响，采用20 L爆炸球、粉尘云最低着火温度装置、锥形量热仪和哈特曼管装置，对不同粒径粉尘的爆炸下限、最大爆炸压力、最低着火温度、热释放速率和火焰传播规律进行研究。结果表明，随着粉尘粒径减小，爆炸下限和粉尘云最低着火温度降低，最大爆炸压力逐渐增大；粉尘燃烧过程分为升温、着火、过渡、加剧和熄灭5个阶段，并出现2个峰值，热释放速率变化时间和吸热时间随着粒径减小而增加，热释放速率峰值增大；火焰在管道内的传播随着粒径减小先增强后减弱，管道外“火球”形状更大，火焰消散后火星数量变少，火焰尾端更加细长。

关键词：中密度纤维板；粉尘爆炸；热释放速率；火焰传播

基金项目：江苏省研究生科研与实践创新计划项目（SJCX21_0448）；国家自然科学基金面上项目（51876088）

三

野外组合式软体油罐罐体材料燃烧特性研究

王春辉，蒋新生，余彬彬，蔡运雄

陆军勤务学院 油料系，重庆 401331

摘要：为了研究野外组合式软体油罐在不同辐射强度下的燃烧特性，通过锥形量热仪对软体油罐样本进行燃烧实验，选用25、35、50 kW/m2三种典型的热辐射强度进行研究，得到点燃时间、热释放速率、比消光面积、烟气生成速率、火焰形态等参数的变化规律。结果发现：热辐射强度为50 kW/m2时，点燃时间分别为25、35 kW/m2时的38%和53%；最大热释放速率分别为25、35 kW/m2时的1.4倍和1.7倍，而达到峰值所需时间分别缩短15%和40%；燃烧的最大烟气生成速率分别为25、35 kW/m2时的1.4和1.8倍；燃烧后剩余的炭层质量分别减少1/3和1/2。

关键词：软体油罐；锥形量热仪；热辐射；燃烧特性

四

辐射热流下有限厚度PMMA着火特性研究

朱智轩，龚俊辉

南京工业大学 安全科学与工程学院，江苏 南京 211816

摘要：探究透明PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）厚度和4种不同恒定热流对材料表面温度、质量损失率、着火时间及着火温度的影响。利用反演模型并结合部分实验数据得到PMMA的热物性参数，将其他工况模拟结果与实验测量值及理论分析值相互对比，验证了数值模型和理论分析的准确性和可靠性。结果表明，PMMA着火时间的下降趋势随热流的增大而逐渐变缓。PMMA厚度小于3 mm时，表面温度和质量损失率随厚度增大而减小。PMMA厚度大于3 mm时，着火温度的平均值为（628±20） K，其着火特性几乎不随厚度的变化而变化，故着火温度可作为PMMA着火判据。

关键词：着火特性；有限厚度PMMA；反演模型；数值模型；理论分析；临界温度

基金项目：国家自然科学基金面上项目（51974164）；2021年江苏省研究生实践创新计划（SJCX21-0430）

五

受限空间氢泄爆外部超压特性研究

陈晔，李毅，李紫婷，纪超

应急管理部天津消防研究所，天津 300381

摘要：作为一种清洁环保的二次能源，氢能已得到世界各国的高度关注，尤其是在“碳达峰”“碳中和”的背景下，氢能必将迎来更加广阔的发展前景。然而，由于氢气具有爆炸极限范围宽、点火能低及燃烧速率快等特点，在受限空间内发生的意外氢泄漏极有可能引发爆炸。爆炸泄压是减轻爆炸后果的有效方法，但目前国内外对受限空间内氢爆炸泄压方面的研究相对有限，已有研究主要关注泄爆过程中受限空间内部压力的发展变化过程，缺乏对氢泄爆过程中外部爆炸压力分布规律、演变机制等的研究。前期，基于开展的27 m3受限空间氢泄爆实验研究，发现外场不同位置得到的超压随泄爆面积的变化规律而存在差异，因受限于实验条件，未能开展更大泄爆面积、更高氢浓度条件下的受限空间氢泄爆外场超压特性实验研究。基于此，本文利用CFD数值仿真软件FLACS建立了27 m3舱的数值分析模型，将泄爆面积扩大至3.14 m2、最大氢体积分数增至30%，研究了氢泄爆过程中外部爆炸的形成机制、超压分布规律与危害范围，并分析了不同因素的影响。结果表明：当泄爆口较大时，受限空间氢泄爆会导致外部较大体积可燃气云的形成，并进而被喷出火焰引燃而产生外部爆炸，该外部爆炸的形成过程可用FLACS有效模拟；在大泄爆口条件下，外部不同位置处最大超压与浓度间呈单调变化关系，但近泄爆口各位置间的超压变化率与浓度间呈非单调关系；不同点火条件下，泄爆口附近区域最大超压呈形态不同的楔形分布，但危害范围分布模式完全不同，后端点火对应的外场超压与危害范围均大于中心点火情况。

关键词：消防；氢气；泄爆；外部超压；分布模式；危害范围

基金项目：应急管理部天津消防研究所基科费项目（2020SJ10）

六

管道阻火器爆轰试验探讨

李厚达1,2，胡波1,2，兰正贵1,2，何春宏1,2

1.中石化安全工程研究院有限公司，山东 青岛 266071

2.化学品安全控制国家重点实验室，山东 青岛 266071

摘要：按照ISO 16852进行了20组爆轰试验，10组无加速环，10组有加速环。结果表明，有加速环作为火焰加速装置时，更易形成稳态爆轰，平均火焰速度和平均压力较为稳定，且在一定范围内重复性较高。管道阻火器进行稳态爆轰测试时，推荐使用加速环作为火焰加速装置。

关键词：消防；阻火器；加速环；稳态爆轰

七

含添加剂细水雾抑制三元锂离子电池火灾试验研究

王赫1,2，朱顺兵1,2，张宇航1,2

1.南京工业大学 安全科学与工程学院，江苏 南京 211816

2.江苏省城市与工业安全重点实验室，江苏 南京 211816

摘要：通过自主搭建的锂离子电池燃烧及灭火平台，以三元镍钴锰酸锂电池为研究对象，开展了含添加剂细水雾抑制三元锂离子电池火灾试验，从溶液表面张力、电池最高温度以及降温速率等方面综合分析溶液灭火机理及效果。试验中选择热滥用方式，采用加热炉加热，使三元锂离子电池发生热失控燃烧，采用高清摄像机记录全过程。选取十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、氯化钠、氯化钾、磷酸二氢铵、碳酰胺6种添加剂进行单一及复配溶液细水雾灭火试验。测量每种溶液的表面张力，分析其随溶液浓度的变化情况以及对灭火性能的影响，发现表面活性剂可使溶液的表面张力降低，提高细水雾雾化效果。而表面活性剂趋于饱和后，溶液的表面张力则基本保持稳定。用K型热电偶测量三元锂离子电池热失控及细水雾灭火过程中的温度，将测得的电池最高温度、降温速率等特征参数进行对比分析，结果表明，相比于纯水细水雾，含添加剂细水雾在雾化效果、稀释氧气以及阻断燃烧反应链等方面均有较大提升，且电池未发生复燃。十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、氯化钠、氯化钾、磷酸二氢铵、碳酰胺单一添加剂细水雾抑制三元锂离子电池火灾的最佳质量分数分别为1.5%、1%、8%、10%、10%、0.3%。在单一添加剂最佳灭火浓度的基础上进行复配，发现氯化钾与磷酸二氢铵两种添加剂单一灭火效果优于二者复配溶液，其间灭火作用存在相互抵消的现象。表面活性剂、碱金属盐与受热易分解物质3种添加剂共同作用时可以有效提高灭火效率，其中，十二烷基苯磺酸钠（1.5%）、氯化钾（10%）与磷酸二氢铵（10%）的复配溶液细水雾灭火效果最优。该复配溶液通过降低溶液的表面张力、减小细水雾雾滴粒径以及电离出金属离子与燃烧链中的自由基结合等多种机理协同发挥作用，吸收大量热量，得到较好的灭火效果。对含不同添加剂细水雾抑制三元锂离子电池热失控火灾展开了相关试验，在今后的研究中，可以选择更多不同类型以及浓度的添加剂进行复配试验，从高效、环保的角度充分考虑各种灭火剂的优缺点，为锂离子电池消防安全技术提供支撑。

关键词：三元锂离子电池；添加剂；细水雾；灭火性能

基金项目：江苏省高等学校自然科学研究重大项目（17KJA620004）；江苏省研究生科研与实践创新计划项目（SJCX21—0520）

八

火灾后隧道衬砌混凝土力学性能及微观结构实验研究

徐俊涛1，王强1，朱凯1，黄亚东2

1.中国计量大学 质量与安全工程学院，浙江 杭州 310018

2.浙江省消防救援总队，浙江 杭州 310005

摘要：为研究火灾后隧道衬砌结构的损伤程度和性能特征，对火灾后隧道衬砌混凝土进行抗压强度试验和超声检测，分析不同受火时间（2、3、4 h）下，隧道衬砌混凝土剩余抗压强度和超声波声速变化的规律。结果表明：200~800 ℃范围内，不同受火时间下，受火温度和剩余抗压强度、超声波声速和剩余抗压强度都有较好的线性关系，且随受火时间增大，超声波声速和抗压强度逐渐下降；扫描电镜试验说明受火温度、剩余抗压强度和超声波声速三者之间存在良好的相关性。此外，建立了200~800 ℃区间范围内，3种不同受火时间下隧道衬砌混凝土抗压强度、受火温度、和超声波声速的计算模型。

关键词：隧道火灾；衬砌混凝土；抗压强度；超声检测；损伤评估

基金项目：浙江省重点研发计划项目（2018C03029）